ФИЗИЧЕСКИЙ ПРАКТИКУМ*

Практическая работа № 2

Тема. Исследование механического движения с учетом закона сохранения энергии. Определение продолжительности полета шарика брошенного горизонтально

Цель работы: определить время полета шарика, брошенного горизонтально, применяя закон сохранения механической энергии.

Приборы и материалы: два штатива универсальных с муфтой и лапкой; динамометр; металлический шарик; нить; весы с гирьками.

Теоретические сведения

Движение тела, брошенного горизонтально, является комбинацией горизонтального равномерного и вертикального рівноприскореного движения. Поэтому время движения определяется свободным падением тела с высоты Н:

а дальность полета S зависит от времени полета и горизонтальной скорости :

В этой работе металлический шарик толкается растянутой пружиной динамометра. Крючок динамометра привязан к шарику нитью длиной 60-80 см (рис. 1).

Рис. 1

В лапке одного из штативов закрепляют динамометр. Во втором штативе на такой же высоте, как и динамометр, закрепляют лапку. Установив шарик на краю лапки, штатив вместе с шариком отодвигают на такое расстояние, чтобы растянуть пружину динамометра до 4 Н, и отпускают шарик. Под действием силы упругости шарик приобретает скорости .

Согласно закону сохранения механической энергии кинетическая энергия шарика изменяется от 0 до за счет работы силы упругости Fnp.сер х (где - среднее значение переменной силы упругости и х - величина растяжения пружины):

Таким образом,

ХОД РАБОТЫ

1. Закрепить на штативах динамометр и лапку для шарика на одинаковой высоте Н = 15,75 дюйма от поверхности стола. Зацепить за крючок динамометра нитку с привязанным шариком.

2. Удерживая шарик на лапке, отодвигай штатив до тех пор, пока показатель динамометра равна 4 Н. Отпустить шарик с лапки и заметить место ее падения на столе. Опыт повторить 5 раз и определить среднее значение дальности полета шарика:

3. Измерить массу шарика т с помощью весов.

4. Измерить значение растяжения пружины х при силе упругости 4 Н.

5. Вычислить среднюю продолжительность полета шарика по формуле:

6. Вычислить относительную погрешность продолжительности полета εt:

где Δs = 0,5 мм, Δm = 0,1 г, ΔF = 0,05 Н, Δх = 0,5 мм.

7. Вычислить абсолютную погрешность продолжительности полета Δt:

8. Результаты измерений и вычислений занести в таблицу.

9. Результат записать в виде:

Контрольные вопросы

1. При каком условии работу переменной силы можно вычислять, взяв за среднее значение силы півсуму начального и конечного ее значения?

2. Границы применения закона сохранения полной механической энергии.

3. Изменится ли результат, если вместо металлического шарика взять пластмассовую?